Мониторинг окружающей среды

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по экологии

Содержание

1. Мониторинг окружающей среды

2. Охрана, использование и улучшение сенокосов и пастбищ

3. Предотвращение загрязнения окружающей среды в сельском хозяйстве

4. Объясните, как вы понимаете, что такое рациональное природопользование, в чем его смысл

Литература

1. Мониторинг окружающей среды

В природно-ресурсной базе сельского хозяйства тревожное положение. Промышленность, транспорт, авиация, коммунальное хозяйство резко увеличили загрязнение окружающей среды. Примитивное земледелие и животноводство, ошибки и неудачи в мелиорации, обработке почвы, чрезмерное стравливание пастбищ наряду с аридизацией привели во многих регионах к нарушению стабильности экосистем. Причем эти изменения столь глубоки, что могут стать необратимыми.

В некоторых районах потенциал земли в значительной степени подорван или полностью исчерпан. Поэтому важное значение приобретает мониторинг окружающей среды.

Под мониторингом понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей природной среды. Мониторинг окружающей природной среды основан на трех независимых элементах: мониторинге окружающей природной среды, мониторинге искусственной или преобразованной окружающей среды и мониторинге антропосферы (см. схему). Объект первого мониторинга — абиотические компоненты окружающей среды (литосфера, гидросфера, педосфера и атмосфера). Мониторинг антропогенных изменений дает оценку и прогноз состояния преобразованной и искусственной окружающей среды. Мониторинг антропосферы осуществляется методами демографического и санитарно-гигиенического мониторингов.

В целом задачи, стоящие перед мониторингом, заключаются в выявлении и наблюдении за источниками и воздействиями антропогенных факторов на окружающую среду и прежде всего на биологические системы с конечной целью принятия решений по регулированию ее качества. Различают четыре группы антропогенных факторов.

1. Факторы-тела. К ним относятся измененный рельеф, водоемы, каналы, почвы, здания, интродуцированные виды животных и растений и т.д. Многие из этих факторов существуют длительное время. Например, курганы скифов, пирамиды фараонов и т.п. Как правило, факторы-тела неподвижны. Интродуцированные животные представляют в этом отношении исключение, как и растения, которые, распространяя семена с помощью ветра, насекомых и птиц, могут расширять свой ареал.

2. Факторы-вещества. Эти антропогенные факторы не ограничены пространством, степенью концентрации и воздействия на среду. К ним относятся аэрозоли, химические элементы и вещества, радиоактивные вещества, примеси в воде, промышленные сточные воды, выбросы предприятий и т.д. Одни из них быстро разрушаются, другие находятся в природе многие сотни и тысячи лет (радиоактивные элементы). Вследствие этого они могут накапливаться в почве и в живых организмах.

Схема. Мониторинг популяции, испытание на мутагенность отдельных загрязнителей и биосферных моделей

(по Н. П. Дубинину, Ю. В. Пашину) NJ -J --J

1. Разработка плана-прогноза генетических последствий окружающей среды.

2. При выявлении допустимой активности для наследственности человека: соединения первоочередной важности для промышленности, сельского хозяйства, медицины и т.д. остаются в обращении с ограничениями; соединения, имеющие частное значение или немутагенные аналоги, запрещаются к использованию, ставится задача поисков немутагенных заменителей или их аналогов.

3. Выведение сортов растений, устойчивых к различным вредителям и поэтому не требующих применения пестицидов. В эту группу входят, например, растения хлопчатника с природной ранней листопадностью, что исключает использование дефолиантов перед машинной уборкой, и т.п.

4. Изучение и поиск антимутагенов.

3.Факторы-процессы. Весьма многообразны. Это прежде всего различная деятельность человека, стихийная и направленная перевозка растений и животных, интродукция, выведение пород животных, селекция растений, эксплуатация природных ресурсов, коррозия металлов, вспашка почвы, различные виды эрозии почвы, изменение уровня воды, антропогенный круговорот элементов и веществ и т.д. Факторы-процессы отличаются большой динамичностью.

4. Факторы-явления. К этой группе относятся свет, тепло, радиоволны, электротоки, давление, загрязнение воды и атмосферы, шум, вибрация. Их действие пространственно ограничено, с увеличением расстояния от их источника они исчезают. Эти факторы отрицательно воздействуют не только на естественные процессы в природе, но и на живые организмы, в том числе и на человека. Например, из-за сильного шума не только ухудшается самочувствие человека, расстраиваются сон, важные физиологические процессы, но и снижаются удойность коров, яйценоскость кур и др. Статистические данные ряда зарубежных стран показывают, что в результате повышения интенсивности шума в городах производительность труда снижается на 15—20 %.

Надо иметь в виду, что антропогенные факторы не изолированы, а, как правило, действуют в виде определенного комплекса, вызывая синергический эффект. Следует предпринять самые действенные меры по борьбе с указанными неблагоприятными факторами, ибо кумулятивный эффект их бывает непредсказуем.

Мониторинг проводят как на локальном, местном, так и на глобальном уровне с установлением критических факторов воздействия, критических зон и элементов биосферы, которые максимально подвергаются воздействию этих факторов.

Глобальная система мониторинга оценивает сложившееся фоновое состояние биосферы. При изучении фонового мониторинга отдельно рассматривают абиотическую и биотическую части биосферы. Существуют региональные и базовые станции системы мониторинга. На региональных станциях изучают антропогенные факторы, их источники и воздействие на окружающую среду. На базовых — получают глобальную информацию о состоянии среды.

На территории каждого государства должен осуществляться национальный мониторинг. Его задачей является получение информации о загрязнении среды в национальных интересах для того, чтобы предпринять необходимые меры.

Локальные источники загрязнения и воздействий (раздел А) представлены такими природными явлениями, как извержения вулканов, выбросы нефти, газов и т.д. и антропогенными выбросами предприятий и техники, пестицидами, удобрениями и т.д.

Состояние окружающей среды (раздел Б) характеризуется физико-географическими явлениями и процессами, которые являются источниками стихийных бедствий (вулканизм, землетрясения, цунами, засухи, суховеи, заморозки, ураганы, наводнения, снежные лавины, эрозия почв и др.). В этот же раздел входят данные о распределении водных бассейнов, рек и суши, рельефа, природных ресурсах, народонаселении, урбанизации, дополняющие характеристику природной окружающей среды. Среди природных ресурсов особенно важны земельные. Хотя почва менее динамичная и более инерционная, чем другие ресурсы, она дает важнейшую информацию о природной среде, так как является аккумулятором и трансформатором всех экологических процессов, происходящих в биосфере. В этой тонкой органо-минеральной оболочке Земли, как отмечал В.И.Вернадский, происходят наиболее разнообразные химические реакции, связанные с живым веществом. В этом же разделе анализируют наблюдения за круговоротом веществ в биосфере. Сюда же относятся наблюдения за атмосферой, за химическим составом, осадками, поверхностными и подземными водами, растительностью, животными, за динамикой загрязнителей.

К разделу В отнесены наблюдения за реакцией биоты на воздействие антропогенных факторов. Они проводятся как на организменном, так и на надорганизменном уровне (популяция, биоценоз, экосистема).

Раздел Г включает наблюдения за реакцией крупных систем (погоды, климата) и биосферы в целом, так как основан на учете и интеграции всех наблюдений, предусмотренных в разделах Б и В. При этом определяют глобальное фоновое состояние биосферы и фоновое для регионов.

Исходная (первая) ступень (блок) для мониторинга — б и о -экологический мониторинг, т.е. наблюдения за окружающей средой в связи с состоянием здоровья человека. Здесь надо обязательно использовать данные санитарно-эпидемиологической и ветеринарной службы, карантинной службы, службы защиты растений, гидробиологического контроля. Основными показателями загрязнения окружающей среды являются радионуклиды; СО₂, СО, NO, NO₂ и др.; минеральные загрязнения, соединения ртути, свинца, мышьяка, фосфора, кадмия, фтора, нитраты, нитриты и др.; органические и полимерные загрязнения: пестициды, детергенты, углеводороды, микробы. Также должны регистрироваться интенсивность шума и различных излучений, ЭМП.

В связи с урбанизацией и развитием химической промышленности широкое распространение получили полиароматические углеводороды, нитросоединения, циклические амины, метатоксины, пестициды и др., обладающие канцерогенными свойствами. Поэтому необходимо уделять внимание мониторингу канцерогенных веществ, который должен способствовать снижению их концентраций. Это особенно важно в промышленных зонах.

Рост количества антропогенных факторов и их синергический эффект способствуют увеличению мутаций. Поэтому важно проводить учет искусственных мутагенов. Ими могут быть прежде всего химические и радиоактивные вещества. Но мутагенами могут быть и биологические факторы за счет комплекса мутагенных факторов. Число мутагенов непрерывно растет, многие химические вещества обладают потенциальной мутагенностью и представляют большую угрозу для генофонда человека, популяций животных, растений, бактерий.

В ближайшем будущем будет создан глобальный генетический мониторинг человека, который должен дополняться мониторингом генофондов животных. Ниже приводится одна из схем решения этой сложной задачи, которая должна учитывать частоту мутаций.

Вторая ступень (блок) мониторинга окружающей среды — г е о -экологический, геосистемный, или природно-хозяйственный, мониторинг. В его задачу входят наблюдение за изменением главных геосистем и преобразование их в природо-технические системы (агросистемы, городскую среду, среду индустриальных районов). Геосистемный мониторинг дополняет и расширяет биоэкологический, исследуя естественные ресурсы окружающей среды, их изменения.

Биологический мониторинг основывается на наблюдениях за параметрами окружающей среды на сети контрольных пунктов и носит локальный характер. Геосистемный мониторинг использует не только данные, полученные биологическим мониторингом, но и систему особых ключевых (тестовых) площадей и имеет региональный характер. Эти ключевые площади принято называть природными (геоэкологическими) тестовыми полигонами, на которых устанавливаются геосистемные тесты: ПДК (предельно допустимые концентрации), ЕССПС (естественная способность природной среды к самоочищению), ЭВБ (энергетически-вещественный баланс), БПЭ (биологическая продуктивность экосистемы) и др. В каждой природной зоне рекомендуют иметь по одному полигону.

Третья ступень (блок) мониторинга окружающей среды — биосферный мониторинг.

В его задачи входят наблюдения, контроль и прогноз изменений в глобальном аспекте. Иначе говоря, биосферный мониторинг, дополняя биогеоэкологический, завершает систему «слежения» в целом за биосферой. Основные параметры, за которыми проводят наблюдения, — это изменения, оценка и причина их. Прежде всего важны наблюдения за колебанием космической энергии, постоянство притока которой и ее расширенная аккумуляция — главное условие стабильности экосистем. Необходимо наблюдение за состоянием озонового экрана, запылением атмосферы, ее газовым составом, влиянием хозяйственной деятельности на энергетику атмосферы. Важно изучение фотосинтетической деятельности растений и ее изменения под влиянием техногенеза, мирового водного баланса, его прогнозов. В задачу биосферного мониторинга также входит наблюдение за глобальными круговоротами и миграцией основных химических элементов с включением как объекта наблюдений почвы, которая является глобальным незаменимым нейтрализатором как естественных, так и искусственных загрязнителей. Она как экран, задерживает элементы питания от сноса их в водоемы.

Общегосударственная служба наблюдений и контроль за уровнем загрязнений окружающей среды разделяются на три подсистемы.

1. В зонах возможного существенного антропогенного воздействия (промышленные районы, районы нефтепромыслов на шельфах, автомагистрали, порты, сельскохозяйственные угодья с высокой концентрацией пестицидов).

2. На региональном уровне (атмосфера небольших городов, районов, прилегающих к зонам с развитой промышленностью, наблюдения на реках, озерах, морях, в почвах).

3. На фоновом уровне (наблюдения в зонах, удаленных от любых локальных источников загрязнения).

Фоновый экологический мониторинг в России проводят в биосферных заповедниках. В биосферных и других заповедниках осуществляют абиотическую подпрограмму (геофизический мониторинг) и биотическую подпрограмму (биологический мониторинг).

Биологический мониторинг включает четыре вида мониторинга: загрязнения биоты; продуктивности биосферы; исчезающих и находящихся на грани исчезновения видов животных и растений; важнейших видов, популяций, сообществ и экосистем. В процессе биологического мониторинга очень важно подобрать организмы-мониторы с высокой встречаемостью, их многообразием, большой гомеостатической устойчивостью, способные накапливать те или иные загрязнители и сохранять относительно высокие показатели жизнедеятельности и генетическую стабильность. Следовательно, в качестве таких организмов-мониторов должны использоваться индивидуумы или популяции с хорошо изученной их биологической репрезентативностью.

Обширная информация о состоянии природной среды после ее обработки позволяет прогнозировать изменения в окружающей среде и осуществлять мероприятия по контролю и предотвращению негативных последствий хозяйственной деятельности человека.

  2. Охрана, использование и улучшение сенокосов и пастбищ

Луга и пастбища относятся к естественным кормовым угодьям. Термином «пастбище» называют кормовое угодье, которое используется для выпаса стад сельскохозяйственных животных. Луг или степь, используемые для заготовки зеленой массы или сена, называют сенокосом. От сенокосов пастбища отличаются не только способом хозяйственного их использования, но и целым рядом экологических признаков. В отличие от сенокоса пастбище подвергается воздействию стада — экологического фактора, который оказывает влияние на почву, травостой и другие компоненты природного комплекса.

Естественные луга и пастбища в России и странах СНГ занимают площадь 320 млн. га. Природные сенокосы (суходольные, низинные, приморские, пойменные, лиманные, степные, горные и др.) доставляют 12% всей площади кормовых угодий. Они сосредоточены главным образом в России, Казахстане, в Белоруссии и на Украине. От всей площади природных пастбищ бывшего СССР на Казахстан приходится 55%, на государства Средней Азии—21%, Российскую Федерацию — 18%.

Природные луга и пастбища неоднородны. Они различаются по условиям местообитания, видовому составу травостоя и обилию трав, поедаемости различными видами и группами животных, отавности, урожайности, производимой с единицы площади животноводческой продукции, сезонности, длительности использования и т. д. Кормовая ценность растений природных лугов и пастбищ изучена в нашей стране значительно лучше, чем в других странах мира. На лугах произрастает свыше 4000 видов трав, что составляет 23,3% от всей флоры страны. Самое богатое видами семейство — сложноцветные (900 видов), за ним следуют злаки (350 видов), бобовые (250 видов). У осоковых, лютиковых и норичниковых по 200 видов. Достаточно обычны на лугах также зонтичные, гвоздичные, губоцветные. Злаки являются основными доминантами лугов, т. е. самыми обильными видами, которые играют основную роль в формировании урожая.

Луга, как естественные, так и сеяные являются сложно-организованными растительными сообществами, и любое воздействие человека (выпас, сенокошение, удобрение, полив) преломляется именно через систему отношений внутри сообщества. Не зная закономерностей организации этих сообществ, нельзя их ни правильно использовать, ни улучшить.

Изменения луговых сообществ при выпасе носят название пастбищной дигрессии. Скот влияет по-разному, в зависимости от вида, количества, длительности пребывания на пастбище и частоты повторного стравливания (рис. 1).

Рис. 1. Схема действия факторов выпаса (по А. Элленбергеру, 1963).

Выпас действует двояко: непосредственно на травостой, когда растения скусываются или обламываются при наступании копыт, и опосредованно — через изменение почвенного режима. Обычно почва при выпасе уплотняется, что может в южных районах вызвать ее засоление в результате усиления подъема вод по капиллярам и их испарения с поверхности. На влажной почве могут сформироваться кочки или особые скотобойные тропки на сухих склонах при пастьбе, например, овец. На песчаных почвах дерно может разрушаться и может приводить к усилению ветровой эрозии. Отсюда выпас вызывает изменения конкурентных отношений в сообществах, и преимущества получают уже не те виды, которые могут активнее поглощать элементы минерального питания и воду, а те, которые менее вкусны для скота и более устойчивы к выпасу, имеют низкие и прижатые розетки листьев и стелющиеся стебли. Неплохо чувствуют себя на пастбищах и различные колючки (чертополохи) из-за того, что их скот не может есть.

Умеренный выпас для большинства видов растений полезен, и даже возникает определенное взаимоприспособление травостоя и пасущегося скота. Травостой должен быть густым, высотой 10—20 см, чтобы было удобно за один захват получить сразу много зеленой массы. При умеренном выпасе именно такой удобный для кормления травостой и возникает в большинстве типов лугов. При чрезмерном выпасе «союз» травостоя и животных расстраивается, травостой начинает защищаться от пастьбы, прижиматься к поверхности почвы, где его уже трудно есть, особенно крупному рогатому скоту.

Для того, чтобы наладить «сотрудничество» луга и скота, человек должен проводить нормированный выпас, т. е. строго рассчитать возможную продукцию пастбища, его отавность. Разделив пастбища на загоны, человек осуществляет регламентированный выпас скота в рамках пастбищеоборота. Каждый год один из загонов исключается из выпаса и отдыхает. В год отдыха желательно внести удобрения и скосить траву в поздний срок, чтобы в дернину могли осыпаться семена. После этого заделать их в почву путем боронования и другими приемами, не исключая и легкий выпас скота, обновив тем самым травостой.

При сильном нарушении травостоя в результате пастбищной дигрессии требуется его восстановление. В большинстве случаев достаточно на 3—5 лет прекратить выпас, и тогда произойдет уже автогенная сукцессия, называемая постпастбищной демутацией (восстановлением). При этом характер изменений в растительности практически будет зеркальным отражением тех перемен, которые происходили при пастбищной дигрессии: вновь будут усиливаться высокорослые и вкусные для скота растения. В том случае, когда травостой уже окончательно выбит и свыше 50% поверхности почвы оголилось, то лучше провести коренное улучшение и посеять травы.

Изменения луговых сообществ при сенокошении не столь заметны, как пастбищная дигрессия. Тем не менее, увидев засилье в травостое высокорослых представителей разнотравья, можно с уверенностью сказать: поляну несколько лет не косили или выкашивали слишком поздно. В травостое при сенокошении усиливаются злаки и ценные бобовые. Когда сенокошение проводится 1—2 раза, то хорошо чувствуют себя корневищные верховые злаки: кострец безостый, пырей ползучий. Если же к сенокошению добавляется выпас или при удобрении луга сенокошение проводится 3—4 раза, то преобладают рыхлокустовые (ежа сборная, овсяница луговая, тимофеевка луговая и т. д.), плотнокустовые (овсяница красная, щучка дернистая), злаки, а количество корневищных злаков и, в первую очередь, костреца безостого, убывает.

При отсутствии ежегодного скашивания на поверхности почвы формируется «войлок» из старых листьев, меняется температурный режим, задерживается срок стаивания снега, появляются мышевидные грызуны, которые разрыхляют почву и нарушают равномерность травостоя, способствуя появлению пятнистости, а затем поселению деревьев и кустарников.

Луговые растения приспособлены к ритмике сенокошения.

Практика показывает, что оптимальным для лугов является чередование раннего, среднего и позднего сенокошения, и поэтому в хозяйствах организуют сенокосооборот, где чередуются сроки скашивания разных участков. Это позволяет поддерживать высокое видовое разнообразие и продуктивность лугов.

Изучение сукцессии травостоев под влиянием удобрений имеет длительнук) историю. Установлено, что наиболее сильно влияет на состав травостоя внесение азотных удобрений. При этом оно тем сильнее, чем выше доза. Так, Б. М. Миркин (1991) проводил опыты с использованием удобрений по улучшению лугов поймы реки Уфы (Башкортостан), где преобладали верховые злаки: овсяница луговая, ежа сборная, кострец безостый, пырей ползучий, тимофеевка луговая и т. д. Внесение 60 кг/га д. в. азота удваивало урожай, но в течение трех лет число видов, входящих в состав луговых сообществ, сократилось с 40 до 20, т. к. произошло вытеснение широколистными злаками бобовых и многих представителей разнотравья. При внесении же только фосфорно-калийных удобрений сокращение количества видов растений было незначительным. Удобрения вызывают и более глубокие изменения в луговых сообществах. В условиях дефицита влаги они становятся более мезофильными. Удобрения как бы компенсируют недостаток влаги. Это объясняется не только физиологически (азот повышает засухоустойчивость трав), но и экологически: более сомкнутые травостои меньше транспирируют и полностью исключают испарение воды с поверхности почвы. Внесение удобрений играет также роль нивелирующего фактора, уменьшая колебания по годам урожайности и ботанического состава сообщества. Урожай становится более гарантированным даже в неблагоприятные по погодным условиям годы.

Внесение минеральных удобрений обедняет флору, поэтому целесообразно часть лугов использовать в естественном состоянии. Это особенно важно для горных районов, где при применении удобрений исчезают уникальные альпийские и субальпийские луга, сформированные видами бедных почв: овсяницей овечьей, белоусом, душистым колоском и т. д. При этом и после прекращения использования удобрений видовой состав растительности только приближается к исходным, естественным травостоям, но полностью не восстанавливается.

На лугах следует избегать применения химических средств защиты растений. Умело варьируя сроки скашивания и интенсивность пастбищных нагрузок, системы удобрений, подсев трав в разработанную дернину, можно улучшить травостой без обращения к опасным для окружающей среды и здоровья человека препаратам.

В целом же еще раз напомним, что рациональное использование лугов и пастбищ — верный путь сохранения растительных ресурсов на огромных территориях.

  3. Предотвращение загрязнения окружающей среды в сельском хозяйстве

Человек, вытесняя естественные биогеоценозы и закладывая агробиогеоценозы, своими прямыми и косвенными воздействиями нарушает устойчивость всей биосферы. Стремясь получить как можно больше продукции с посевных площадей, он влияет на все компоненты экосистемы, и в частности на почву, в результате применения комплекса агротехнических мероприятий, включающих химизацию, механизацию и мелиорацию.

Совершенствуя агротехнические приемы и селекцию, человек постоянно повышал урожайность сельскохозяйственных культур. Так, в XV—XVIII вв. средняя урожайность зерновых составляла 0,6— 0,7 т/га, теперь во многих странах она достигла 4—5 т/га. Потенциально возможно довести ее до 15—25 т/га.

Сейчас почву обрабатывают на скоростных тракторах, урожай собирают мощными комбайнами, транспортирование удобрений, зерна и другой сельскохозяйственной продукции осуществляют автомашины повышенной грузоподъемности, а животноводческие фермы все больше оснащают современными средствами механизации и автоматизации. Увеличивается количество минеральных удобрений, вносимых в почву, возрастает выпуск других химических средств для нужд земледелия и животноводства. Широко применяются орошение и осушение земель. Все это представляет мощный антропогенный пресс, который с огромной силой «давит» на агробиоценозы и на природную среду (рис. 6). В перспективе его влияния будут расти. Задача науки и производства — нивелировать отрицательные последствия воздействия антропогенного пресса на природу.

Так, за последние 20 лет площадь пашни в СНГ практически не изменялась. В то же время стоимость основных производственных фондов (в первую очередь техники) и их энергетическая мощность возросли в 4 раза, площадь мелиорируемых земель — в 2 раза, количество минеральных удобрений — в 6 раз. Неизмеримо возросло применение пестицидов, как и их разнообразие. Урожайность же повысилась только на 0,3 т/га.

В ряде регионов, особенно в Краснодарском крае, Ставрополье, Закавказье, Молдавии, резко увеличилось количество антропогенной энергии, вкладываемой в сельское хозяйство. Например, количество антропогенной энергии ныне на гектаре молдавской пашни вдвое превышает таковую в Германии, Дании и Англии, в 5 раз в США, в 13 раз в Канаде и Австралии, урожайность же возрастает далеко не адекватно, т.е. нарушается важнейший принцип обменных процессов — эквивалентность. В США для повышения урожайности в 2 раза с 1910 г. потребовалось увеличить количество антропогенной энергии в виде удобрений, пестицидов, техники и др. в 10 раз.

Всю совокупность природных условий при использовании необходимо контролировать и регулировать. Лишь при этом условии биосфера и ее элементы, в частности почва, способны к воспроизводству. При переизбытке антропогенной энергии не только падает прирост урожайности, но и снижаются сахаристость свеклы и содержание белка в зерне. Человек улучшает почву, поддерживает устойчивость и повышает продуктивность агробиоценозов внесением удобрений, введением севооборотов с травами, рыхлением и глубокой вспашкой, мелиорацией и другими агротехническими приемами.

Деятельность земледельца одинаково направлена как на свои интересы, так и на охрану и улучшение почвы. Подобно тому как нельзя противопоставлять научно-технический прогресс охране природы, так нельзя противопоставлять охрану почв агроиндустриальной ее эксплуатации. И все же полной гармонии между земледельцем и почвой нет. Серьезной проблемой остается защита почвы от эрозии.

Своевременное осуществление всего противоэрозионного комплекса, включающего агротехнические и лесомелиоративные меры, — важнейшая часть охраны природы. Оно способствует не только прекращению эрозии, но и превращению эродированных земель в продуктивные угодья.

На продуктивность почвы оказывает влияние и выпас. Неумеренный выпас изменяет структуру пастбищной экосистемы (исчезают некоторые ценные виды растений, повышается численность грызунов и саранчовых и т.п.), приводит к уничтожению дернины и разрушению почвы. В результате этого усиливается эрозия и образуются антропогенные пустыни, которые «агрессивны» и очень трудно поддаются сельскохозяйственному освоению.

Перевыпас способствует обеднению почвы химическими веществами и иссушению. При умеренном использовании пастбищ и разумной их смене поддерживаются саморегуляция и нормальный цикл биотического круговорота веществ. Правильной эксплуатации пустынных пастбищ и поддержанию их емкости необходимо уделять большое внимание. Продуктивность искусственных пастбищ и сенокосов постоянно регулируют комплексом мероприятий, в частности внесением в почву удобрений.

Для повышения продуктивности агробиоценозов в текущем столетии стали широко применять химические удобрения. Ежегодно в мире на поля вносят не менее 60 млн. т питательных веществ. Это позволило удовлетворить потребности растений в азоте, фосфоре, калии и других элементах и тем самым резко повысить урожайность основных продовольственных и технических культур.

Всевозрастающее применение химических удобрений увеличивает масштабы их смыва и попадания в водоемы. Возникают благоприятные условия для развития водорослей, которые потребляют много кислорода и сильно затрудняют жизнь в водоеме. Растет также количество других химических средств, используемых в сельском хозяйстве (гербициды, инсектициды, дефолианты и др.). Кроме того, человек широко применяет химические вещества в борьбе с болезнями животных.

Использование химических удобрений и пестицидов наряду с положительными результатами приводит к серьезным отрицательным последствиям, которые в конечном счете неблагоприятно сказываются на природной среде и продуктивности агробиоценозов, о чем раньше говорилось неоднократно.

Высокопродуктивное сельское хозяйство, полностью исключающее химические способы защиты растений, вполне возможно и уже успешно ведется в некоторых странах, а также в ряде хозяйств СНГ.

Необходимо свести к минимуму отрицательное воздействие химических средств, применяемых в сельском хозяйстве. Для этого требуется строго соблюдать правила использования удобрений и химических средств защиты растений и животных. При неумелом и небрежном обращении с химическими веществами они превращаются в жестокого врага земледельца.

Переход на биологическое земледелие и экологически чистое животноводство требует постоянного снижения норм минеральных удобрений и пестицидов, использования беспестицидных технологий борьбы с вредителями, болезнями и сорняками.

Наиболее податливая часть агробиоценоза — почва. Распашка и другая механическая обработка в корне меняют ее состав и структуру, микробиологические процессы, протекающие в ней, растительный покров и животный мир. В результате нарушается сложившийся в биогеоценозе нормальный цикл круговорота веществ.

Рассмотрим влияние сельскохозяйственной техники на почву и природную среду в целом, которое проявляется в виде механического, химического, акустического воздействий и электромагнитного излучения.

Механическое воздействие сельскохозяйственной техники на почву приводит к ее уплотнению, разрушению структуры, увеличению в ней тонкодисперсных частиц. Резко ухудшаются ее водно-физические свойства, что способствует развитию водной и ветровой эрозии. Нарушение водно-физических свойств отражается на нормальном газовом обмене между почвой и атмосферным воздухом. При изменении водно-физических свойств почвы, вызванном уплотнением и разрушением ее структуры, создаются анаэробные условия. В результате в почве преобладают процессы брожения (анаэробиоз) и разложения клетчатки и других углеродсодержащих веществ с образованием и накоплением в почве различных газов: этилена, водорода, метана, сероводорода и др. Это отрицательно сказывается на жизнедеятельности как фауны почвы, так и растений, в том числе культурных. В условиях анаэробиоза в почве образуются оксикислоты, токсичные для проростков семян культурных растений, что значительно снижает их полевую всхожесть.

При уплотнении почвы меняется ее окислительно-восстановительный потенциал. При этом изменяются интенсивность и направленность биологических и биохимических процессов в почве, возрастают процессы денитрификации и десульфафикации, прекращается мобилизация трудно- и недоступных для растений форм фосфора. При этом активизируется процесс денитрификации, т.е. процесс восстановления нитратов до молекулярного азота. В результате происходит потеря из почвы доступного для растений азота. В почве усиливается деятельность сульфатредуцируюших бактерий и накапливается сероводород — вещество, токсичное для растений и других организмов. Химизм этого процесса аналогичен денитрификации.

Одновременно подавляется жизнедеятельность анаэробных свободноживущих и симбиотрофных азотфиксирующих микроорганизмов, что снижает процессы накопления в почве связанных форм азота. Изменение видового состава микроорганизмов в сторону агрономически вредных групп характерно для слабоокультуренных почв. В анаэробных условиях резко возрастает накопление закисных форм железа и алюминия, токсично влияющих на растения.

Таким образом, уплотнение почвы при воздействии мобильной сельскохозяйственной техники снижает ее биологическую активность и, следовательно, потенциальное и эффективное плодородие.

При воздействии рабочих органов на почву происходит уничтожение почвенных и наземных организмов, повреждаются растения, жатками, косилками, комбайнами уничтожаются выводки птиц и мелкие животные. Гибель животных от средств механизации в основном происходит во время уборочных работ. Наиболее безопасный метод косовицы — уборка «вразгон», при котором машины двигаются от центра поля к периферии. При таком способе от гибели спасается около 70 % зайцев-русаков, около 100 % коростелей и т.д. Хорошие результаты дает поступательный, «челночный» метод кошения, при котором дичь может беспрепятственно отступать в поле, а затем в естественное укрытие (лес, овраг).

При наличии в середине поля лесополосы (ремиза) уборку ведут с края полос к центру. Дикие животные уходят на ремизный участок. Для предотвращения гибели дичи сельскохозяйственную технику оборудуют различными отпугивающими приспособлениями (штанги-погремушки, свисающие цепи, салазки). Представляет интерес устройство, посылающее впереди работающих ножей косилки электрические заряды, записанные на пленку «сигналы опасности», издаваемые самими животными.

Химическое воздействие сельскохозяйственной техники заключается в загрязнении воздуха, почвы и водоемов химическими веществами, использующимися и образующимися при работе двигателей и других агрегатов, проведении технических уходов, промывке карбюраторов, консервации техники. В результате в почву попадают химические продукты, которые отрицательно сказываются на живых организмах, замедляют почвообразовательные процессы. Кроме того, с током ливневых, талых и грунтовых вод происходит миграция химических веществ в водоемы, что приводит к гибели зоопланктона и рыбы.

Акустическое воздействие мобильных энергетических средств проявляется в звуковом воздействии, а также в инфра- и ультразвуковом. Оно оказывает негативное влияние как на дикую фауну, так и на сельскохозяйственных животных.

Акустическое воздействие, в частности слышимая часть, — фактор, беспокоящий животных. Источниками звукового (шумового) загрязнения биогеоценозов являются автомашины, тракторы, комбайны и другие механизмы.

Особенно большой вред шумы стали причинять животноводству после его перевода на промышленную основу. При работе доильных установок, кормораздатчиков, подвесных дорог, тракторов и др. интенсивность шума достигает 70 дБ, на птицефабриках она может достигать 75—100 дБ. Под воздействием шума у коров повышается температура тела, учащаются пульс и дыхание, снижается частота движения рубца, жвачка становится редкой, происходят изменения в крови, усиливается нервная возбудимость и в результате снижаются надои молока.

Живая масса цыплят при сильных звуковых воздействиях уменьшается, а затраты кормов на единицу привеса увеличиваются. В крупных хозяйствах у птиц наблюдается заболевание, называемое «шумовой истерией», которое проявляется при сильном шуме. Куры вследствие стресса начинают беспокоиться, усиленно махать крыльями, травмируя при этом друг друга. В результате снижается яйценоскость.

Поэтому при эксплуатации оборудования в животноводческих помещениях следует добиваться снижения шумовой интенсивности до 70 дБ, а в птицеводческих — до 90 дБ. Это достигается звукоизоляцией стен, дверей, механизмов и их регулировкой. Дороги должны быть ограждены зелеными насаждениями, значительно поглощающими шум.

Коротковолновый спектр электромагнитного излучения (свет) беспокоит в ночное время диких животных, вызывает гибель большого количества насекомых, которые летят на свет фар сельскохозяйственных агрегатов и гибнут, попадая с током воздуха в радиатор трактора, комбайна или автомобиля.

Длинноволновая часть электромагнитного излучения проявляется в течение суток. Электромагнитное излучение способствует изменению тонких клеточных и молекулярных биологических структур. Импульсы электромагнитного поля (ЭМП) могут вызывать мутагенные эффекты. Под действием ЭМП в организме могут происходить необратимые нарушения в терморегуляции, ведущие к гибели животных.

Под влиянием шумов, ЭМП и скученности домашних животных и птиц в помещениях возникают патологические явления, наблюдаются уклонение матери от кормления приплода, а у свиней и птиц — случаи каннибализма. Так, свиноматка в результате лактационного психоза поедает поросенка, домашние птицы выклевывают снесенные ими же яйца. Стрессовые реакции приводят к различным заболеваниям, к перенапряжению защитно-приспособительных свойств организма.

Профилактика поражения животных электротоком в связи с широкой электрификацией сельского хозяйства особенно актуальна. В первую очередь это касается животноводческих и птицеводческих помещений с их сложным электротехническим оборудованием. Поэтому необходимы качественный монтаж электроустановок, надежная изоляция электропроводов, экранирование источников излучения, расположение зданий глухим торцом к излучающим средствам.

Наряду с механизацией и электрификацией мощным фактором повышения продуктивности агробиоценоза служит орошение. Его необходимо проводить грамотно, с учетом почвенных условий и возделываемой культуры, чтобы исключить ирригационную эрозию и засоление почвы. Всегда следует помнить, что агробиоценозы весьма хрупки и уязвимы. Управление агробиоценозами должно базироваться на точных знаниях и контролируемых технологических действиях.

Надо помнить, что пути повышения экологической устойчивости агробиоценозов разнообразны. При их выборе необходимо учитывать комплекс показателей: создание сортов, устойчивых к нерегулируемым факторам среды (морозы, засухи и др.); использование сортов, устойчивых к болезням и вредителям; соответствие природы выращиваемых культур почвенно-климатическим условиям; разнообразие видов и сортов в агробиоценозах и др.

Надо внедрять в производство умеренно продуктивные, но устойчивые к засухе сорта. Стремление повсеместно выращивать высокопродуктивные сорта, экологически требовательные к условиям среды, необоснованно. Не во все годы удается обеспечить растения необходимыми условиями произрастания (водой, пищей, теплом, светом) в требуемом количестве, сбалансированном виде, во все фенофазы. Это показала «зеленая революция» в Африке, Азии и Южной Америке. В США, где условия для земледелия значительно лучше, пошли по пути создания сортов умеренно продуктивных, но устойчивых к засухе, вредителям и болезням. Основная направленность должна быть на селекцию именно таких сравнительно нетребовательных сортов, обладающих высоким потенциалом адаптивности.

Адаптивное природопользование должно вестись по принципу: каждому экотопу свой набор культур, свой севооборот и свою агротехнику. Это особенно актуально для фермерских хозяйств, где можно более гибко учитывать пестроту естественных экотопов. Все это обеспечит поддержание экологического равновесия в агробиоценозе и будет способствовать высокой его продуктивности.

  4. Объясните, как вы понимаете, что такое рациональное природопользование, в чем его смысл

Нерациональное природопользование является причиной экологических кризисов и катастроф. Экологический кризис — это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов. Он выражается в усилении воздействия человека на природу, при этом измененная человеком природная среда усиленно негативно влияет на человеческое общество. Проявление экологического кризиса можно назвать «эффектом бумеранга». Экологическими кризисами являются обеднение природных ресурсов в результате такой человеческой деятельности, как охота и собирательство; массовое выжигание растительности для ее лучшего и раннего роста весной; чрезмерное уничтожение редких животных и растений; глобальное загрязнение воздушной, водной, наземной сред. Виновник экологических кризисов – человек.

Рациональное природопользование – это система природопользования, при которой:

- достаточно полно используются добываемые природные ресурсы и соответственно уменьшается количество потребляемых ресурсов;

- обеспечивается восстановление возобновимых природных ресурсов;

- полно и многократно используются отходы производства.

Рациональное использование природных ресурсов достигается при использование следующих средств:

Лесовосстановление - выращивание лесов на вырубках, пожарищах, отвалах шахт и др. Лесовосстановление применяется для образования новых лесных площадей или улучшения состава древесных пород.

Материалосберегающие технологии - технологические процессы, позволяющие уменьшать расход материалов, снижать материалоемкость изделий. Различают безотходные и малоотходные материалосберегающие технологии. Мелиорация почв - вид рационального природопользования; комплекс мер для повышения плодородия земель или общего оздоровления местности. Мелиорация может касаться всего ландшафта в целом или какой-либо его части: лугов, водоемов, почв и др. Мелиорация почв бывает: - гидротехническая мелиорация: орошение, осушение, промывка засоленных почв; - химическая мелиорация: известкование, гипсование, окисление; - физическая мелиорация: пескование, глинование, агролесомелиорация и др. Рекультивация земель - искусственное воссоздание плодородия почвы и растительного покрова, нарушенное вследствие горных разработок, строительства дорог и каналов, плотин и т.д. Рекультивация земель включает: - восстановление рельефа: засыпку оврагов, карьеров, уничтожение отвалов горных пород и т.д.; - восстановление почв и растительности; - лесовосстановление; - создание новых ландшафтов.

Применение биологических методов защиты растений – это использование для защиты растений от вредных насекомых и болезней насекомоядных птиц и зверей, хищников и паразитических насекомых (энтомофагов), а также патогенных бактерий и вирусов.

Таким образом, человеку нужно стремиться создавать экологически чистые производства, где отходы одного цикла будут вовлекаться в новый цикл, постепенно превращаясь в полезные для человека и безвредные для природы ресурсы.

Литература

1.  Степановских А. С. Экология. — Курган: ГИПП «Зауралье» 1997 - 616 с., ил.

2.  Основы экологии и охрана окружающей среды/А.Г. Банников, А.А. Вакулин, А.К. Рустамов. — М.: Колос, 1999. — 304 с.: ил.

3.  Агроэкология. Методология, технология, экономика / В.А. Черников, И.Г. Грингоф, В.Т. Емцев и др.; Под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. — М.: КолосС, 2004. — 400 с: ил.